天津轻轨供电系统节约方案研究

刘枳鋆(天津滨海快速交通发展有限公司天津 300451)

天津轻轨供电系统节约方案研究

刘枳鋆
(天津滨海快速交通发展有限公司天津 300451)

以天津轻轨为例，对城市轨道供电系统建设和规划中优先考虑的工程造价、电源接入、高可靠性、建设周期较长的特点，对城市轨道交通中压网外部电源供电和运行方式、电压等级等作分析比较，遴选适合天津轻轨的供电方案。

天津轻轨；供电系统；节约；中压供电网络

1 引言

我国自“十一五”计划实施以来，城市轨道交通作为一种安全、高效的交通方式引起越来越多的重视，很多大中型城市正在建设和规划。轨道交通各系统中，供电系统是重要的动力来源，且具有设计多样性和多选择性的特点。研究和选择好供电方式，可大量节约造价、减少施工量和提高安全供电系数等优势。

2 轻轨外部电源供电方式的分析和比较

轻轨用电负荷根据其线路的路径分布，变电所沿轻轨线路分散设置。常用有三种供电方式：分散、集中和混合供电方式。

分散供电方式：不需设置专用主变电所，就近引入两回路电源(35kV或10kV)供电。

集中供电方式是：需设置专用主变电所，其特点是：电压等级高、电网接入点少、进线少、电源可靠且质量好、电网的改造量少、节约工程量。同时，轨道交通集中供电系统自成体系、运营维护和调度管理方便。上海、广州、深圳等城市的轨道交通线路均采用集中供电方式。

混合供电方式是：一般以集中供电为主、分散供电为辅的混合供电方式，保护和管理较为复杂。

表1 集中供电方式与分散供电方式的比较

1）集中式供电可提高供电可靠性；

2）集中式供电可减少轨道交通负荷的谐波、冲击电流对公用电网的影响。同时，减少公用电网谐波及扰动对轨道交通供电的影响，使之获得较稳定的供电质量；

3）集中式供电，虽一次性投资较大，但维护管理简单，运行成本比较低。

综上所述，天津轻轨供电系统采用集中式供电方式较为适宜，电源电压等级采用110kV。

3 中压供电方式和供电电压等级的比较

3.1 中压供电网的电压选择

在我国采用集中供电中压网一般有两种选择：

1 )牵引和动力照明分别独立设置。牵引供电采用35(33)kV、动力照明采用10kV，即通常所说的110/35(33)/10kV的三级电压供电方式。国内上海地铁1、2号线和明珠线采此方式，其他项目没有采用。

2 )牵引和动力照明共用一个网络，属于混合供电网络。采用35(33、10)kV电压等级，即通常所说的110/35(33、10)kV两级电压供电。上海轨道交通6～13号线，广州地铁1～6号线及广佛线，深圳地铁一期工程和2、3、5号线，天津地铁2、3号线等采用或拟采用这种电压供电。

中压网采用两级或三级电压进行供电，优缺点不同，具体为：

1)二级电压供电中，牵引和动力照明属于同一个供电网络，设备种类少，故障概率低，总投资少。而三级电压供电将牵引和动力照明网络分开，虽然牵引供电可靠性较高，但需增设降压变电所，且设备种类多，故障概率增大，总投资大。

2 )二级电压供电中，单一较高电压，供电容量大，线损小，合理供电的范围更大。单一电网的运行维护量小、运营成本较低。

通过上述比较，天津轻轨轨道交通工程采用两级电压供电的中压网较为适宜。

3.2 中压网电压等级选择

一般来说，国外城市轨道交通的中压供电网通常采用33kV、20kV和10kV电压等级。国内采用35kV、33kV和10kV电压等级。

中压网络一般有35kV、20kV和10kV三种等级，特点比较见表2。

由表2可见，35kV中压供电网络拥有输电半径和容量大、线损小、总面积小、国产化高、总成本低等特点，这使得土地资源和电费都能得到很大节约，同时，35kV是我国电网标准电压等级，35kV电器产品已经十分成熟，管理维修优势明显。因此，天津轻轨中压电网采用35kV电压等级较为适宜。

表2 不同电压等级中压网络的比较

4 110kV主变电所接入方案

4.1 外部电源接入天津轻轨主变电站的形式

由于天津现有的110kV变电站基本采用线变组接线，天津轻轨主变电所的110kV电源不能从110kV变电站取得。因此天津轻轨外部电源接入只有两种形式：从220kV变电站不同110kV母线引出两回电源专线；或从220kV变电站引出一回专线，加一回在另一个220kV变电站的110kV出线的T接线，作为天津轻轨的主变电所的两路电源。

序号项目两回专线一回专线、一回T接

1 运行方式灵活，可靠性高，主变电所可以采用线变组接线；灵活，可靠性高，主变电所需采用桥形接线；

2 运营维护对任何1回电源维护简单，只需断开两侧断路器即可，运营维护方便；对任何T接进线电源的维护均需断开电力系统多侧断路器，运营维护不方便。正常运行时，T接线在热备用状态；

3 经济性投资较大投资较小

4.2 主变电所主接线及运行方式

目前，国内主变电所110kV侧常用的接线有三种，即线路—变压器组接线、内桥接线和单母线接线，如图1所示。

图1 主变电所三种接线方式示意图

三种接线方式比较见下表3。

表3 主变电所110kV侧接线方式比较表

经表3比较：推荐天津轻轨主变电所的主接线为内桥接线。它能满足轨道交通供电可靠性的要求，且在主变电所投切主变、检修、设备故障时，对外部中压网影响最小，方便维护检修。

5 结论

结合天津轻轨实际，在节约成本和保证安全运营的基础上，作出了天津轻轨合适的供电方案，有效地节约的能源和成本，经过建设运营后，各项数据均能达到既定水平，成为北方轨道交通系统不多的经典范例。

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